Instrumento medidor de luz para el proceso de
crecimiento de organismos
Resumen: El proyecto realizado en Universidad Autónoma de Baja California
consistió en medir la luz y temperatura en el ambiente, con uso de los sensores
LM35 y la fotorresistencia LDR, se programaron con ayuda del microcontrolador
arduino y se le agregaron diferentes rangos de temperatura y luz de una vez que
se salían del rango emiten diferentes alarmas. Se busca poder aplicar esto en un invernadero para poder controlar los factores que afectan
al buen desarrollo del
cultivo.
Palabras clave: Sensor de Luz, Sensor de Temperatura, LED´s, Automatización,
Microcontrolador.
1.- Introducción
El cultivo bajo invernadero siempre ha permitido obtener producciones de
primor, de calidad y mayores rendimientos, en cualquier momento del año, a la
vez que permiten alargar el ciclo de cultivo, permitiendo producir en las
épocas del año más difíciles y obteniéndose mejores precios. Este incremento del valor de los productos permite que el agricultor
pueda invertir tecnológimente en su explotación mejorando la estructura del invernadero, los sistemas de riego localizado, los
sistemas de gestión del clima, etc., que se
reflejan posteriormente en una mejora de los rendimientos y de la calidad del producto final1. .
En los últimos años son muchos los agricultores que han
iniciado la instalación deartilugios que permiten la automatización de la
apertura de las ventilaciones, radiómetros que indican el grado de luminosidad
en el interior del
invernadero, instalación de equipos de calefacción, etc2.
En este proyecto se usó el sensor LM35 que mide la temperatura con una
precisión calibrada de 1sC y un rango que abarca desde -55s a +150sC. El sensor
se presenta en diferentes encapsulados pero el más común es el to-92 de igual
forma que un típico transistor con 3 patas, dos de
ellas para alimentarlo y la tercera nos entrega un valor de tensión
proporcional a la temperatura medida por el dispositivo. Con el LM35 sobre la mesa las patillas hacia nosotros y las letras del encapsulado hacia
arriba tenemos que de izquierda a derecha los pines son: VCC – Vout – GND
Para medir la luz se utilizó una fotorresistencia LDR que es un transistor
bipolar capaz de detectar variaciones de luz.
Es una resistencia cualquiera que cambia su valor
dependiendo de la cantidad de luz que lo ilumina, en especial, disminuye
cuando aumenta la intensidad de la luz incidente, el valor de
resistencia eléctrica de un LDR es bajo cuando hay luz incidiendo en él (puede
variar entre 1K:1000 Ohms hasta 50 Ohms) y bastante alto
cuando está en penumbra (aproximadamente 50K : 50,000 Ohms).
Todo esto manejado bajo el microcontrolador arduino que segmenta el código en
funciones permite al programador crear piezas modulares de código que realizan
unatarea definida y vuelven a la zona del programa en la que fueron
llamadas. El caso típico para crear una función es cuando uno necesita realizar
la misma acción múltiples veces dentro de un mismo
programa.
2.- Materiales y Métodos
Los materiales utilizados en el diseño del circuito han sido 2 resistencias de
220a„¦ y 1Ka„¦ una pantalla LED que es donde se emiten las señales digitales ya
transformadas por Arduino (luz y temperatura), una placa ARDUINO que se encarga
de convertir la señal analógica a digital gracias a su microcontrolador
[3],cables interiores del cable UTP utilizado en informática (redes), una
fotorresistencia 9P5-1L que detecta el nivel de luz y produce una
señal de salida representativa respecto a la cantidad de luz detectada., un
potenciómetro sin switch encargado de calibrar la pantalla LED por medio de
ajustes que hace con la corriente, una pantalla LED que se utiliza para mostrar
los datos de luz y temperatura , un sensor de temperatura la cual mide la
cantidad de temperatura existente con la finalidad de regularla para que no se
rebase los limites requeridos y no exista algún daño (en este caso a las
plantas) , un LED que funciona como alarma, una bocina que emite una señal de
alerta cuando los límites establecidos son superados ya sean de calor o
temperatura y la placa protoboard donde se instalará gran parte del circuito.
3. - Parte experimental
Se implemento un circuito digital operado porun
microcontrolador el cual fue utilizado para colectar los datos de iluminación y
temperatura en un sistema de invernadero el diagrama de bloques del dispositivo
utilizado es el siguiente.
Fig. 1 Diagrama de bloques del
sistema
El sensor de luz es una fotoresistencia mide el porcentaje de luz del sistema en este caso del invernadero. El sensor de temperatura
(LM35) igualmente mide la temperatura del ambiente y cualquier cambio en
la temperatura es detectado.
El circuito está programado a través de un microcontrolador el arduino, este
transforma las señales analógicas a digitales dichos datos son presentados y
tratados en el programa del arduino donde limitamos la temperatura e
iluminación ideal para el crecimiento óptimo de la planta propuesta de estudio
y se dan los lineamientos precisos , la temperatura es programada para
presentarse en grados centígrados y la iluminación es presentada en un
porcentaje establecido por volts donde cero volts representa el cero por ciento
y 5 volts representa el 100 porciento , el circuito no fue calibrado para medir
la intensidad en lumias u otro sistema de medición de luz más precisos debido a
no contar con un instrumento de calibración de luz .
Fig. 2 Imagen del circuito físico en funcionamiento.
La información es presentada en un una pantalla LCD
donde se despliega la temperatura y la iluminación del
sistema la cual es controlada por elsistema del microcontrolador y los datos son
registrados y monitoreados por computadora.
El instrumento se dejo instalado en el sistema (el invernadero
) para observar el cambio de temperatura y iluminación sobre el mismo al
obtener estos datos es posible evaluarlos para fines específicos, como el desarrollo del
organismo en crecimiento dentro del
sistema en relación con la temperatura y la iluminación sobre el sistema.
Resultados y Discusiones
Obtuvimos mediciones de temperatura y luz ambientales en la carpa que
dependieron del clima exterior, la hora del día de la medición y la cantidad de
personas que se encontraban en el lugar; Con las mediciones obtenidas y la
correcta activación de las alarmas instaladas podemos decir que logramos un
monitoreo constante de las dos variables que propusimos en nuestro instrumento
además de generar un interés de las personas que asistieron.
Hora hrs
Luz %
Temp oC
10
26
20.41
11
29
22.26
12
31
23.11
13
33
23.56
14
32
22.78
15
28
22.15
16
26
21.23
17
23
20.68
Tabla 1. Valores de luz y temperatura obtenidos
del
instrumento propuesto
Fig. 3 Grafica obtenida a partir de los resultados obtenidos del Istrumento
propuesto.
Las mediciones fueron básicamente del
medio ambiente donde se encontraba el instrumento, como
en el futuro la idea es lograr el monitoreo y control de las variables actuales
y luz más todas las necesarias paracrecimiento óptimo de la forma de vida en el
invernadero como
humedad, agua y alimento. Podemos empezar instalando los sensores en el
interior de un invernadero comprobando que nuestro
instrumento logra mantener un monitoreo que mejore la calidad del producto.
Conclusión
Con nuestro proyecto pretendemos mejorar la calidad del
producto del
invernadero ya sea plantas para comercio o para investigación. Utilizando menor
energía y recursos ya que mediante el monitoreo lograremos el control de los
factores de un crecimiento optimo mediante la activación de los puntos de
control de esos factores en el momento adecuado; Como en el caso de la
temperatura el encendido o apagado de calefacción o ventilación, en la luz
cerrar o abrir compuertas y el encendido o apagado de focos.
6.- Bibliografía
[1]Hernandez Rangel Libardo Enrique, Pineda Wilman, Bayona Ruiz Dariel
Alexandro; Sistema de control de humedad y temperatura para invernaderos,
Universidad Pedagógica y Tecnológica de Colombia.
[2] Carlos Colombini; Ernesto Forgan; Enrique Martin, Manuel
Kirschenbaum. Invernadero automatizado / 1a ed. - Buenos Aires Ministerio de Educación, Ciencia y Tecnología de la
Nación - Instituto Nacional de Educación Tecnológica, 2005.
[3] Oxer, Jonathan; Blemings, Hugh (28 de diciembre
de 2009). Practical Arduino: Cool Projects for Open Source
Hardware (1S edición). Apress. pp. 500. ISBN 1430224770
.
